뼈암 환자 멀쩡한 관절 잘라내지 않게..3D 프린팅 티타늄 이식 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 3D 프린팅으로 만든 금속 인공 뼈(임플란트)를 활용해 뼈암(골종양)절제 부위를 최소화할 수 있는 기술을 선보였다. 뼛속 암 발생 부위가 환자의 관절부위와 가까우면 멀쩡한 관절도 인공관절로 바꿔야 했는데 관절은 보존하면서 수술 비용과 회복 시간을 줄일 가능성을 제시한 것이다.

정임두 울산과학기술원 기계공학과 교수.(사진=울산과학기술원)

울산과학기술원(UNIST)은 정임두 기계공학과 교수팀이 박종웅 국립암센터 교수 연구팀, 성효경 경상대 교수 연구팀과 이 같은 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

뼈암이 팔이나 다리뼈에 생기면 정형외과에서 수술로 종양 부위를 제거해야 한다. 암세포를 완전히 없애기 위해 뼈를 충분하게 잘라내고 복잡한 수술을 거쳐 금속 임플란트를 심었지만, 이 과정에서 암이 침범하지 않는 관절도 암과 거리가 가깝다고 절제해야 했다.

연구팀은 맞춤형 3D 프린팅 임플란트 설계와 제조 기술을 이용해 환자의 다리뼈 중 암이 침범된 부분만 절제하고, 무릎 관절은 그대로 보존해 보행 기능을 최대한 회복하도록 돕는 3D 프린팅 인공 뼈를 만들었다.

인공 뼈 재료로는 생체 적합성이 뛰어난 티타늄 합금을 이용했고, 금속 3D 프린팅 방식 중 하나인 전자빔 융용 기법으로 맞춤형 인공 뼈를 찍어냈다. 개발된 3D 프린팅 인공 뼈는 환자 맞춤형·일체형으로 제작돼 수술 시간과 회복 시간을 줄일 수 있다.

연구팀은 환자 보행 시의 하중, 인공 뼈 구조, 재료 미세 구조를 분석해 안정적으로 오래 쓸 수 있는 3D 프린팅 인공 뼈 구조도 찾았다.

정임두 교수는 “3D 프린팅 프로토타입을 제조하는 수준을 벗어나 고부가가치를 창출할 의료 산업 분야에 3D 프린팅 기술을 적용한 연구”라며 “3D 프린팅 기술은 앞으로 자동차, 항공, 국방 등 다양한 산업 분야와의 융합연구를 통해 제조 산업 전반에 걸친 혁신을 이룰 중요한 공정 기술이 될 것”이라고 말했다.

연구 결과는 의료 제조 분야 국제 학술지인 ‘바이오·디자인 앤드 매뉴팩처링(Bio-Design and Manufacturing)’에 지난 6일자로 게재됐다.